21世紀神奇材料石墨烯　新法將可量產

編譯／高晟鈞

哥倫比亞工程學院的 Hone 實驗室利用無氧化學氣相沉積方法，成功解放了神奇材料石墨烯的潛力，有望進行大規模的複製與生產。

神奇材料石墨烯

石墨烯被稱為「21世紀的神奇材料」，自2004年被發現以來，這種二維單層碳原子材料因為一系列獨有特性而備受推崇。石墨烯具有超高的導電率、卓越的拉伸強度，具有改變電子、能源儲存、感測器及生物醫學設備等領域的潛力。

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品質參差不齊

石墨烯的製成最一開始是使用「透明膠帶剝離」的方法，即使用家用膠帶從大塊石墨樣品上將各層剝離。這種方法剝離出的樣本非常乾淨、不含雜質，不會干擾石墨烯的理想特性。然而，這種方法得出的樣本直徑往往只有幾十微米，不適用於工業規模應用，僅適合實驗室研究。

為了轉向現實應用，科學家於15年前開發出化學氣相沉積（Chemical vapor deposition, 簡稱CVD）技術，可以在足夠高溫的情況下（約1000^OC），將含碳氣體（例如甲烷）通過銅表面將其分解，使碳原子重新排列形成單個蜂窩狀的大面積石墨烯層。儘管CVD生長可以按比例放大，以製造毫米甚至公尺尺寸的石墨烯樣品，但這種CVD製程所和成的樣品存在重現性與品質參差不齊的缺點。

無氧CVD沉積

幾年前，研究的合著者Richard Martel和Pierre Levesque發現，微量的氧氣會影響石墨烯的生長，甚至發生蝕刻現象，對此他們設計了一個全新的「無氧」CVD系統，並於近日將其徹底完善。事實證明，無氧CVD所合成的石墨烯，品質幾乎與透明膠帶剝離方法所得出的一樣高。

現在，研究團隊計畫開發一種方法，將高品質的石墨烯從金屬生長的催化劑，轉移至矽機功能性基材上，試圖利用這種神奇材料，拼上最後一塊拼圖，兌現石墨烯的真實潛力。

資料來源:ScitechDaily

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